CN101160056A - 用于制作稳定的可堆叠的零食食品结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制作可以被有效地嵌套或堆叠的不对称的零食片的方法。随着预制品被烹制成零食片，面团预制品与模具紧密配合。该预制品呈现该模具的形状。这样设计该模具以使当该最终的零食片静止在水平表面上时具有相等高度的顶点和基点。这通过制作该模具以使该零食片的质心设置在一个与由该零食片的顶点形成的平面平行的平面内实现。该零食片随后可以被有效地嵌套或堆叠。

Description

用于制作稳定的可堆叠的零食食品结构的方法

发明背景

1.技术领域

本发明涉及一种用于制作稳定的可堆叠的零食食品结构的方法，并且更具体地，涉及一种用于制作稳定的可堆叠的零食食品结构的方法，由此当该零食食品以它的质心静止时，该可堆叠的零食食品包括与水平的静止表面基本平行的顶点。

2.相关技术描述

可堆叠的玉米粉圆饼片在现有技术中是已知的。例如，转让给与本发明相同的受让人的美国专利6,412,397公开了一种利用双模成型油炸锅制作可堆叠的玉米粉圆饼片的方法和设备。

图1a是具有连续的顶部和底部传送带的双模成型油炸锅的示意性剖视图。该油炸锅组件10具有油炸锅外壳12，其包括用于在其中移动预制品的传送带。顶部传送带20设置在该油炸锅外壳12的顶部部分并且由两个辊22，24支撑并旋转。底部传送带30设置在该顶部传送带20的下面。该底部传送带30是连续的环状传送带并且由两个辊32，34支撑并旋转。包括油本体52的油炸锅油盘50位于该油炸锅外壳12中，以使该顶部和底部传送带20，30相互接近时，该顶部和底部传送带20，30的至少一部分穿过该油本体52。

用于烹制的预制品通过起点大约在该输入侧辊32的该底部传送带30朝着该油炸锅送入。该预制品随后沿着该顶部传送带20传送并向该油本体52中的一个点送入，在该点处，该底部传送带30与该顶部传送带20十分接近。通过至少这个点，该预制品与至少一个模具表面接触。虽然没有描述，模具通常至少设置在该顶部传送带20的外部表面，但同样可以设置在该底部传送带30的外部表面。一旦该预制品在该顶部和底部传送带20，30之间保持，它们基本相互平行地通过该油本体52，它们在油输入点53被引入该热烹制油本体52。该预制品随后在该油盘50中完全浸没地穿过该热油本体52直到它们在油输出点55从油本体52中浮出。一种典型的成型油炸锅可以用大约240至400°F的油炸温度操作。

除了双模成型油炸锅外，可以使用例如在美国专利申请号10/347,993中公开的，转让给与本发明相同的受让人的单模成型油炸锅。图1B是具有连续的顶部传送带的单模成型油炸锅的示意性剖视图。油炸锅组件100在输入区域102接收要被油炸的零食产品(预制品)。在烹制后，该零食产品在输出区域104在输出传送带140上离开该油炸锅组件100。在该输入区域102和该输出区域104之间是油炸锅外壳112，其具有用于控制该烹制中的零食产品上方的油炸锅环境的端口114。该单模成型油炸锅的顶部传送带120在该油炸锅中纵向设置并设置在油炸锅油盘150的上方。预制品随后通过底部输入传送带130输送到用于烹制的油炸锅油盘150的油151中。具有适当浮力的该预制品随后在该油中上升并将它们自己抵在该顶部传送带120的模具表面上。同样转让给与本发明的相同受让人的美国专利申请序列号10/848,881公开了可以在单模成型油炸锅中被用于制作玉米粉圆饼片的具有适当浮力的基于湿润粉糊的面团。

图2a是现有技术的模具型腔(mold cavity)传送带组件的立体图。图2b是如图2a所示的模具型腔传送带组件的示意性剖视图。

如图2a所示，该模具型腔225被成型为连续的，纵向地延伸的凸出形凹陷(depression)(箭头246所示的为传送带组件的运转方向)。该模具型腔225相对于纵向延伸的轴244弯曲，但是局部地，其在纵向方向上是相对直的或不弯曲的。换句话说，仅仅纵向弯曲对传送带的可挠性有帮助，并且这种弯曲在该传送带的长度部分位于该油盘中时基本不存在。

该模具型腔元件可以由多孔的，优选用电解法抛光的不锈钢成型。该多孔应该足够大以允许热油到达该产品以烹制它并用于蒸汽的溢出。该模具型腔元件225以并排的方式固定227在一起并可以安装到如图1b所示的顶部传送带120或安装到如图1a所示的顶部传送带20和底部传送带30上。当该预制品在单模或双模成型油炸锅中脱水时，预制品218获得该模具型腔225的形状。

通过使用成型油炸锅，例如土豆脆片或玉米粉圆饼片的零食食品可以被制作成具有标准的并需要的形状。每个片的油炸会出现例如起皱，折叠，成团，和粘附到烹制表面的许多问题。与其它种类的油炸不同，通过使用上述成型油炸锅，这些问题中的一些可以被解决。

图3a是现有技术的零食片的立体图。图3b是在成型油炸锅中烹制的零食片的俯视图。图3c是如图3a和图3b所示的零食片的侧视图。参考图3a-3c，该零食片300具有垂直于曲率轴的长度Y。该曲率轴如箭头348的方向所示。该零食片300具有中心线310，其平行于沿着平衡线325设置的曲率轴，该平衡线325在远离该中心线310处设置。如图3c所示，静止在水平表面上的该零食片将自然地相对该质心320平衡。如果在不对称的形状的情况下，该质心320位于远离该中心线310处。因此，标记为顶点A的该零食片产品边缘可以获得第一高度H₁，并且标记为基点B的该零食片产品边缘可以获得第二高度H₂，因此产生一个高度差。然而，这个高度差是不需要的。

图4是在零食产品容器400中的如图3a-c描述的一堆零食片218的剖面剖视图。当堆叠现有技术的不对称的零食片产生的一个问题是，该零食片需要以相同方向定向以提高有效的堆叠。例如，参考图2a，在每个模具上相邻的零食预制品218相互之间被180°定向。因此，一半的零食预制品在离开该油炸锅时必须被旋转180°以减小将当堆叠时在该被堆叠的零食片218之间的间隔(例如空隙体积)小并且可以将放置在如图4所示的固定体积的容器中的零食片的数量最大化。

U.S.专利号6,338,606和6,409,461公开了用于堆叠玉米粉圆饼片的方法和设备，该玉米粉圆饼片以相同方向定向堆叠。应该注意到在图4中描述的零食食品容器400中的零食片218定向被堆叠以使每个片的顶点A接近上面和下面片的顶点A。同样地，每个片的基点B接近上面和下面片的基点B以缩小在该零食片218之间的间隔。可能更经济的是制作不对称的零食片，其可以在不需要重新定向，在不减少在该零食食品容器400中的零食片的数量(例如，不增加空隙体积)下被堆叠。因此，需要一种不需要重新定向步骤来堆叠不对称的零食片的方法。

如图4所示，由于零食片的厚度，弯曲零食的外部半径405大于内部半径415。由于该内部半径415不匹配该外部半径405，具有外部半径的上面的片位于具有内部半径415的下面的片的一段距离之上。这种半径差引起该被堆叠的零食片218之间的间隔。如前面讨论的，在曲率轴310每个侧面具有不相等质量的片引起顶点A的高度比基点B的高度高。因此，当其他的零食片被堆叠时，这种间隔的定向可能不是线性的。例如，虽然该底部零食片420通常与该零食食品容器400的底部平行，但该顶部零食片440可以几乎与该零食食品容器400的底部垂直。这种瓦片式效果是在图3c中描述的累积的高度差(H₁H₂)的结果。在图4中描述的该堆叠的零食片的结构是不需要，因为它导致容器的松弛的填充。该瓦片式效果通过在产品的运送和操作中可能发生的产品的运动会被潜在地放大。而且，零食片的破损可能更容易发生。因此，需要存在一种用于制作稳定的，可堆叠的零食片结构的方法。

用于提供可以被堆叠的三角形的零食片的现有技术解决方案在美国外观专利D452,360S中显示。不幸地，就如上面描述的问题一样，那个外观专利的图2-4中显示一个顶点具有比其它两个顶点高的高度。

这个问题的另一个现有技术的解决方案在美国专利申请2002/0122852中显示。该‘852申请教导具有对称球状成型的弯曲半径(见’852申请的图1)的保护外壳(containment well)12。然而，对于不对称的零食片这种结构没有教导用于制作一种稳定的、可堆叠的零食片结构的方法。因此，需要一种用于制作的零食片的方法，该零食片可以被稳定地堆叠在另一个零食片上。该方法应该允许油炸的零食片当以它的质心静止时在产品边缘周围具有基本相等的高度。该方法应该适用于各种不对称的零食片形状。

发明内容

本发明提供一种用于制作可堆叠的不对称零食片的方法，该零食片可以嵌套的或堆叠的定向包装。该零食片由具有整合在该模具上至少两个弧长的模具制作。每个弧长具有弯曲半径。基于包括长度和高度的所需要的零食片尺寸，可以计算出该模具的弧长和弯曲半径，以使当该面片与该模具接触时，当在该面片在该模具中被烹制后静止在水平表面上时，面片的每个顶点将具有基本相等的高度。随着该面片被烹制成零食片，该面片呈现出该模具的形状。该最终的零食片可以随后被有效地堆叠。

另一个方面，该模具包括使用对称的模具制作不对称零食片的方法，该零食片在被堆叠前不需要重新定向。上述的和其它目的和优点将在下面的详细说明中变得更加清楚。

附图说明

本发明的特点带来的新颖特征在所附的权利要求书中被描述。然而，本发明本身，以及其使用的优选方式、其它目的和优点，通过参考以下说明性的实施例的详细描述并结合附图将很好地被理解，其中：

图1a是具有连续的顶部和底部传送带的双模成型油炸锅的示意性剖视图。

图1b是具有连续的顶部传送带的单模成型油炸锅的示意性剖视图。

图2a是现有技术的模具型腔传送带组件的立体图。

图2b是如图2a所示的模具型腔传送带组件的示意性剖视图。

图3a是现有技术的零食片的立体图。

图3b是现有技术的零食片的俯视图。

图3c是现有技术的零食片的侧视图。

图4是在图3a-c中描述的一堆零食片的剖面剖视图。

图5a是根据本发明的一个实施例制作的不对称模具和最终零食片的侧视图。

图5b是图5a的一部分的侧视图，进一步描述弯曲的角度和半径。

图5c是图5a的一部分的侧视图，进一步描述第一弯曲半径和第二弯曲半径。

图5d是根据本发明的一个实施例制作的不对称模具和最终零食片的侧视图。

图6a是根据本发明的一个实施例制作的对称模具和最终零食片的侧视图。

图6b是图6a的一部分的侧视图，进一步描述第一弯曲半径和第二弯曲半径。

具体实施例

在一个实施例中，本发明提供一种用于制作零食片的方法，以使当该零食片在以它的质心静止时，该零食片的边缘在与该静止表面平行的一个平面内。本发明通过使用具有至少两个弧长的模具实现这个方法，每个弧长具有一个弯曲半径。

图5a是根据本发明的一个实施例描述不对称模具和最终的零食片形状的侧视图。可以基于所需要的最终的零食片形状尺寸设计模具。为适当地设计该模具，该片的质心必须已知。该质心指该零食片的质量中心并根据该零食片的形状、尺寸和密度而定。例如，整个形状均匀密集的三角形的质心是它的三个中线的交叉点。中线是连接每个顶点和该对面侧边的中点的线。更复杂形状的质心可以通过例如由加拿大San Rafael的Autodesk购买的

电脑程序计算。基于质心的位置，可以计算该最小距离W。在此使用的最小距离W定义为垂直于所需要的曲率轴的从质心到片的两个边缘的其中一个的最短距离。

图5b是根据本发明的一个实施例描述使用变量计算弯曲半径R的侧视图。如所示，图5b包括已知所需要的片高度H、总的片长度Y和最小距离W的值。利用这些已知的值，可以使用例如牛顿迭代法计算角度θ_r(弧长)。从该计算的角度θ_r，可以确定第一弯曲半径R。该模具的弯曲半径如下计算：

首先，弧长S通过以下的方程式1计算。

S＝Y-W[1]

接下去，θ_r可以通过牛顿迭代法和几何学方程式计算。例如，从图5b中，已知：

2*H/S＝(1-cos(x))/x[2]

其中

θ_r＝2x，或[3]

x＝θ_r/2

出于最初的猜测，我们可以假设：

k＝H/S[4]

x(0)＝2*k[5]

随后，使用牛顿迭代法，可以计算出直到实现所需要的收敛的x值。因此，

x(n+1)＝x(n)-cos(x(n)+k(x(n)-1)/(-sin(x(n)+k)[6-A]

因此，对于第一迭代，

x(1)＝x(0)-cos(x(0)+k*(x(0)-1)/(-sin(x(0)+k)[6-B]

一旦实现对于x的所需要的收敛，可以通过上述方程式3计算θ_r。上述方程式3指出θ_r＝2x。因此，模具的弯曲半径R可以通过下面的方程式7计算。

R＝2*S/θ_r[7]

上述公式可以输入到电子制表软件的运算法则(spreadsheet algorithm)中以简化计算。

上述发明将参考实施例被描述。下面的实施例是对具有仅仅两个弯曲半径的不对称模具的发明的说明。应该注意，较大的弯曲半径将产生更加均匀的模具。

实施例

图5c是图5a的一部分的侧视图，进一步描述第一弯曲半径和第二弯曲半径。使用所需要的3英寸的片长度Y具有所需要的0.5英寸的片高度和1英寸的最小距离，我们已知：

Y＝3英寸

W＝1英寸

H＝0.5英寸

通过上述方程式[1]，我们已知S1＝Y-W，或第一弧长S1是2英寸。接下来对于最初的猜测使用牛顿迭代法首先计算角度，之后计算弯曲半径，方程式[4]显示k＝H/S1或k＝0.5/2或k＝0.25。方程式[5]显示x(0)＝2*k，或0.50。对方程式[6]使用牛顿迭代法，上述结果如下：

x(1)＝(0.5)-(cos(0.5)+0.25*0.5-1)/(-sin(0.5)+0.25)，其简化为

x(1)＝0.511257

通过相似的方法，可以计算下表：

x(2)＝0.511025

x(3)＝0.511025

x(4)＝0.511025

随后，对θ_r1求解方程式3显示θ_r1＝2(0.511025)＝1.022049。接下来，方程式7可以求解以确定模具的弯曲半径，其中R＝2*2/1.022049。因此，该模具的弯曲半径是3.913705。

接下来的步骤是对第二弯曲半径求解。该第二弧长S2是等于最小距离W。因此，我们已知：

Y＝3英寸

W＝1英寸

H＝0.5英寸

S2＝1英寸

接下来使用牛顿迭代法对最初猜测首先计算角度，之后计算弯曲半径，方程式[4]显示k＝H/S2或k＝0.5/1或k＝0.50。方程式[5]显示x(0)＝2*k，或1.0。对方程式[6]使用牛顿迭代法，上述结果如下：

x(1)＝(1.0)-(cos(1.0)+0.5*1.0-1)/(-sin(1.0)+0.50)，其简化为

x(1)＝1.118026

通过相似的方法，可以计算下表：

x(2)＝1.109188

x(3)＝1.109144

x(4)＝1.109144

随后，对于θ_r2求解方程式3显示θ_r2＝2(1.109144)＝2.218288。接下来，方程式7可以求解以确定模具的弯曲半径，其中R＝2*1/2.218288。因此，该第二弯曲半径R2是0.901596。

在第一弧长和第二弧长一起出现的连接处可能是突起的。因此，可能需要通过设计若干弧长使模具变平滑，每个弧长具有弯曲半径。图5d是根据本发明的一个实施例制作的不对称模具和最终的零食片的侧视图。图5d描述具有几个弧长502、504、506、508、510、512的模具，其可以实现逐步过渡(gradualt ransition)并同时与所需要的片长度和高度匹配。而且，这样的实施方式可以有助于消除夹点(pinch point)，该夹点由设置在接近另一个模具半径的有较大变化模具半径产生。例如，在一个实施例中，弧长502的模具弯曲半径小于相邻弧长504的模具弯曲半径。同样地，弧长504的弯曲半径小于弧长506的弯曲半径。同样地，弧长512的弯曲半径可以小于弧长510的弯曲半径，弧长510的弯曲半径可以小于弧长508的弯曲半径。可以使用具有弯曲半径的更多的弧长，模具中会有较少的突然的过渡。在一个实施例中，该模具包括基本相等的第一端模具弯曲半径502和第二端模具弯曲半径512。

在本发明的另一个实施例中，设计该模具以使该零食片的质心基本在该中心部分相对水平的部分，以使该零食片质心和该片的中心线之间的垂直位移最小。尽管事实上该片的该中心线和该产品质心是不相同的，这种结构可以减少潜在的累积的高度差。在本发明的这个实施例中，可以设计对称的模具以容纳具有不对称形状的面片。

图6a是根据本发明的一个实施例制作的对称模具和最终零食片的侧视图。图6b是图6a一部分的侧视图，进一步描述第一弯曲半径和第二弯曲半径。对于中心部分的建议的弯曲由该零食片的全长和接近该零食片中点的质心确定。由本发明的这个实施例体现的优点是，由于模具模式是对称的，送入到油炸锅中的相同送入模式的零食片在油炸后不需要重新定向180°就可以被有效地嵌套。因此，可以实现改进的嵌套效率。

如图所示，图6b包括已知的所需要的片高度H、总的片长Y和最小距离W的值。使用这些已知的值，本领域的技术人员可以计算在迭代过程中的适当的模具弯曲。应该注意的是，根据不同零食片的形状和所需要的模具弯曲的数量和位置，与上面显示的数学公式相比较可能需要不同的数学公式。在一个实施例中，所需要的2.5英寸的片长度Y具有在大约4至大约5英寸之间的中心部分的弯曲半径。随着在中心部分模具半径的增加，该片高度H可以增加。因此，随着该中心部分的弯曲半径的增加，为保证片高度H的恒定，需要增加外侧部分的模具半径以抵消任意最终片高度H的增加。

应该注意，可以根据本发明使用各种形状，并且使用的形状仅仅由本领域技术人员的想象所限制。例如，复杂的形状可以模拟状态的轮廓，例如Texas状，或是动物，例如印度豹，或其它物体。

根据本发明的零食片包括若干顶点，并且每个顶点具有基本相等的平面仰角或高度。例如，参考根据本发明的一个实施例制作的零食片，其具有曲率轴并具有多个顶点。当该零食片静止在刚性的水平表面时，每个顶点从该顶点到该静止表面将具有基本相等的距离或高度。因此，本发明提供一种用于制作稳定的、可堆叠的零食片结构的方法。

在通过参考优选实施例示出了本发明并进行了描述之后，本领域的技术人员会理解对本发明可进行形式和细节方面的不同变化，而并不背离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于制作可堆叠的不对称零食片的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供模具，所述模具包括：

具有第一弯曲半径的第一弧长；

具有第二弯曲半径的至少一个第二弧长；

b)使用所述模具配准具有多个顶点的不对称的面片，以使每个顶点在步骤c)后静止在水平表面时具有基本相等的高度；

c)烹制所述不对称的面片以制作模具成型的零食片；和

d)堆叠所述模具成型的零食片。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具是对称的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具是不对称的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述面片基本是三角形的。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括第一端和第二端，其中所述第一端和所述第二端的每一个包括基本相等的弯曲半径。

6.一种用于成型油炸锅的模具，所述模具包括：

具有第一弯曲半径的第一部分；

具有第二弯曲半径的至少一个第二部分，所述第二部分与所述第一部分构成整体；

其中所述第二弯曲半径小于所述第一弯曲半径。

7.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，包括有两个第二部分，所述两个第二部分包括端部分并且其中所述第一部分包括设置在所述两个端部分之间的中心部分。

8.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述模具是对称的。

9.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，所述模具是不对称的。

10.一种具有曲率轴的不对称的可堆叠的零食片，其包括：

质心，以使当所述零食片在水平表面上以所述质心静止时，所述水平表面定义第一平面；和

多个顶点，所述顶点定义第二平面，其中所述第二平面与所述第一平面基本平行。

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